【中國科學報】中國科技發展的「火車頭」

 

　　●「科技為民，創新報國」，從大洋鑽探到「蛟龍」入海，從「兩彈一星」到「嫦娥」落月，65年來，中國科學院攀登、拼搏、求真、奉獻，碩果纍纍，人才薈萃；

　　●「科學發展，發展科學」，從「科學的春天」到「創新型國家」，65載春秋，中國科學院肩負科學重任，服務中華崛起；

　　●「從大到強，從強到尖」，展望世界，中華民族科技強國的新徵程才剛剛開始；繼往開來，中國科學院將再攀科技高峰。

　　中國第一顆原子彈爆炸成功

　　1964年10月16日15時，東方一聲巨響，震驚整個世界。

　　在中國西北的核試驗場地，中國自行研究、設計、製造的第一顆原子彈裝置爆炸試驗成功，自此，中國有了自己的原子彈，中國擁有了自己的核技術。

　　中國科學院做了大量關鍵性工作。當中國決定製造自己的原子彈以後，中科院全力支持。原子能所等七個研究單位整建制地劃歸二機部；一些優秀的科學家被選到二機部、核武器研究所和核燃料生產部門的領導崗位；各研究所還抽調千餘名科技人員輸送給二機部。此外，科學院還調動了20多個研究所投入到研製原子彈有關的工作，承擔了鈾礦評價、採選、鈾化學化工、鈾分離、反應堆、鈽化學化工、核燃料冶金、核爆炸試驗技術及測試儀器、衛生防護等12個方面的科研協作任務，均作出了重要研究成果。

　　有關各所的參試項目皆獲得成功。長春光機所、西安光機所改裝、研製的三種高速攝影機分別拍攝了原子彈爆炸早期的火球在不同時刻的照片。其他所成功地進行了光熱幅射測量和各種力學參數測量，並用測量數據估算了這顆原子彈的爆炸當量。

　　119型和J501型計算機交付使用

　　119型計算機，是計算所在吳幾康領導下，自行設計並於1964年研製成功的中國第一臺大型通用數字電子計算機（此前的104機是仿製的）。它的運算速度是104機的5倍，主存容量大8倍。一些在104機上不能解算的問題，可以用119機解決。

　　這臺計算機，從總體設計到整機系統的研製，都是中國科學家獨立完成的，這對中國計算機事業的發展具有奠基性的意義。

　　119機的成績斐然。該機曾承擔了研製中國第一顆氫彈的有關計算任務和全國首次大油田實際資料動態預報的計算任務。1964年10月，華東計算技術研究所將119型計算機複製一臺，定名為J501計算機。

　　J501機對國民經濟和國防發展也作出了貢獻。1965年9月，二機部核武器研究所于敏帶領科研人員，前往上海，利用J501機，為探索氫彈原理進行了大量計算。

　　世界上首次人工合成牛胰島素

　　1965年，中國科學院上海生物化學研究所、上海有機化學研究所與北京大學化學系合作，在世界上第一次用人工方法合成了具有生物活性的結晶蛋白質——牛胰島素。

　　蛋白質結構及功能的研究，是1956年制定的十二年科學技術發展規劃中幾個基本理論問題之一。蛋白質和核酸一起，構成生命現象最重要的物質基礎，若能在生物體外以化學方法人工合成蛋白質，就有可能為揭露生命奧秘打開一條新的道路。

　　中國的人工合成胰島素研究工作，始於1958年12月。當時中國在多肽合成方面尚沒有研究基礎，合成所需的原料也很缺乏。但科研人員抓住了胰島素拆分與重組合試驗這一關鍵工作，經過600多次失敗後，終於成功地拆分了天然胰島素的A鏈和B鏈。經過幾年艱苦工作，終於在1965年9月獲得成功。

　　這一成果加速了與胰島素有關的激素研究和應用，促進了胰島素的作用原理和胰島素晶體結構的研究，帶動了生化試驗與生化藥物的發展，是中國基礎研究中一項非常重要的研究成果，表明中國在多肽和蛋白質合成方面的研究工作進入世界先進行列。

　　中國第一顆氫彈試驗成功

　　1967年6月17日，中國迎來了第一顆氫彈試驗的成功，這距離第一顆原子彈的巨響僅僅兩年零八個月，中國一舉成為世界上第四個掌握了氫彈製造技術的國家。而從第一顆原子彈試驗到第一顆氫彈試驗，美國用了七年零四個月，蘇聯用了四年，英國用了四年零七個月。

　　中國的首次氫彈爆炸成功趕在了法國前面，在世界上引起巨大反響，公認中國核技術已進入世界先進國家行列。

　　早在1960年底，原子能所就承擔二機部提出的氫彈理論的探索研究，由錢三強主持，黃祖洽、于敏等開始熱核材料性能和熱核反應機理的基礎研究。1965年1月，為加快氫彈研製速度，黃祖洽、于敏等一批理論研究人員支援核武器研究所，從氫彈原理、結構、材料等多方面開展研究。開展輕核反應理論工作的同時，原子能所、蘭州近代物理所還開展了輕核反應實驗工作，對輕核反應截面數據進了調研、測量，為氫彈理論計算提供了必不可少的準確數據。此外，計算所自行設計製造的119計算機和華東計算所J501計算機，保證了第一顆氫彈設計計算的需要。

　　中國第一顆人造地球衛星發射成功

　　1970年4月24日，人造地球衛星發射的一切準備工作就緒。下午9時35分，火箭離開發射架，直衝雲霄。9時48分，星箭分離，衛星入軌。9時50分，廣播事業局收到衛星播送的《東方紅》樂曲。次日下午，新華社向全世界宣布，中國成功地發射了第一顆人造地球衛星。

　　中國第一顆人造地球衛星發射成功，是中國發展航天技術的良好開端，在中國航天史上具有劃時代意義。

　　早在50年代末，中科院就從研製探空火箭開始，開展高空探測活動，同時開展人造衛星有關單項技術研究以及測量和實驗設備的研製，為發展中國的太空飛行器技術和地面測控技術作準備。

　　1965年，中科院黨組向國家提出《關於發展我國人造衛星工作規劃方案建議》的報告，同年8月獲得批准。院立即組織衛星設計院、地面測控臺站網、擴建衛星總裝廠、召開第一顆衛星的方案論證會、衛星系列規劃會，以及組織開展包括第一顆衛星和衛星系列有關的科研項目。據統計，中科院承擔有關衛星研究試製項目的研究所、廠約60個，下達任務卡片數百張。

　　陳景潤證明「哥德巴赫猜想」

　　1978年，因為作家徐遲的報告文學《哥德巴赫猜想》，陳景潤的事跡傳遍神州大地。當時，十年浩劫剛結束，歷經磨難的中國百廢待興，黨中央和國務院花很大力氣撥亂反正、重新評價知識分子的地位和作用。陳景潤和他的哥德巴赫猜想成為科學廢墟上的一朵奇葩，激勵了整整一代人。

　　陳景潤1933年5月22日生於福建福州，1950年9月至1953年8月就讀於廈門大學數學系，1953年9月分配到北京四中任教，後被舉薦回母校廈門大學數學系任助教。1957年受華羅庚教授的賞識，陳景潤被調到中國科學院數學研究所。

　　陳景潤主要研究解析數論，1966年發表《表達偶數為一個素數及一個不超過兩個素數的乘積之和》（簡稱「1+2」），成為哥德巴赫猜想研究上的裡程碑。

　　1973年他在《中國科學》發表了「1+2」的詳細證明並改進了1966年宣布的數值結果，立即在國際數學界引起了轟動，被公認為是對哥德巴赫猜想研究的重大貢獻，是篩法理論的光輝頂點。他的成果被國際數學界稱為「陳氏定理」，寫進美、英、法、蘇、日等六國的許多數論書中。這項工作還使他與王元、潘承洞在1978年共同獲得中國自然科學獎一等獎。他研究哥德巴赫猜想和其他數論問題的成就，至今仍然在世界上遙遙領先。

　　黃淮海平原中低產田綜合治理開發

　　1987年起，中國科學院與河南、山東等省聯合向中央提出以大幅度提高黃淮海地區糧棉油產量為目標，開展黃淮海平原農業綜合開發的請戰報告。從此拉開了以中低產田改造為中心，田、林、路、井、溝、渠綜合治理、多種經營、全面發展的農業綜合開發技術示範推廣的序幕。

　　跨越全國五省二市的黃淮海平原科技攻關，是新中國成立以後農業戰線上的一場雄偉壯觀的科技大會戰。從「六五」到「九五」的20年間，黃淮海平原中低產地區綜合治理，被列為國家第一號重點科技攻關項目。全國數萬名農業、林業、水利、氣象、生態等不同學科的科技人員會戰這塊44萬平方公裡的大平原。12個國家級不同類型試驗區，成為黃淮海平原引路的典型示範，產生了巨大的經濟社會和生態效益。「八五」期間，黃淮海平原綜合治理榮獲國家科技進步獎特等獎。

　　黃淮海科技大會戰，是幾代科學工作者和科技管理工作者長期摸索創造的符合中國國情、農業農村科技發展規律的研究形式，對推動我國農業現代化產生了巨大影響。

　　北京正負電子對撞機對撞成功

　　1988年10月16日凌晨5點56分，中國第一座高能加速器——北京正負電子對撞機（BEPC），首次對撞成功。

　　北京正負電子對撞機，從1981年開始籌建，在完成了物理設計和主要部件的預研之後，於1983年12月經國務院批准，列為國家重點科研建設工程。

　　1984年10月正式開工，3年時間基本完成了上百種近千臺件設備的加工製造、測試驗收、安裝準直、系統調試及約5萬平方米的土建工程。1987年底整機聯調成功。又經過10個月的改進、完善和調試實驗，於1988年10月16日實現了正負電子對撞；10月22日，大型探測器也調試成功，首次得到了宇宙線徑跡。至此，北京正負電子對撞機宣告建成。北京正負電子對撞機是迄今為止中國建造的規模最大的科研工程。

　　參與神舟飛船應用系統研究

　　自1992年起，中國科學院蓄積力量參與神舟飛船應用系統的相關研究。1993年，中國科學院成立了空間科學與應用總體部，負責載人航天工程應用系統任務的組織管理和工程實施。

　　在載人航天第一期工程（神舟一號到神舟六號）中，中國科學院相關單位完成了29項空間科學與應用任務、200餘件全新有效載荷的研製和在軌運行。

　　在從神舟七號開始的我國載人航天第二期工程中，在全國範圍組織了神舟七號飛船、天宮一號和後續空間實驗室、載人飛船上的空間科學和應用任務論證。由中國科學院承擔的神舟七號飛船主要應用項目——伴飛小衛星和固體潤滑材料空間暴露試驗取得圓滿成功。

　　「曙光一號」研製成功

　　1992年，中科院計算所研究員李國傑帶領著一支從沒有設計經驗的隊伍，從零做起。但當時中國的計算機設備生產條件不足，研發常常在一個小零件的缺失上犯難。

　　沒辦法，李國傑組織一支小分隊「駐紮」到美國去，他稱之為「洋插隊」：「租住美國人的房子，利用美國的產業環境搞研發。」

　　一年後，即1993年10月，「曙光一號」問世。

　　這是中國超算歷史上裡程碑式的事件。「曙光一號」誕生後僅3天，西方國家便宣布解除10億次計算機對中國的禁運。

　　1994年，「曙光一號」被寫入當年的政府工作報告。2008年，曙光5000A系統研製成功，成為當時世界上最大的通用高性能計算平臺。

　　牽頭完成人類基因組計劃「中國部分」

　　2001年8月，中國科學院牽頭完成國際人類基因組計劃中國部分的「完成圖」。

　　人類基因組計劃最初是由美國生物學家、諾貝爾獎獲得者杜爾貝科於1986年在美國《科學》雜誌上提出的，主要目標是測出人類基因組DNA長達3×109鹼基對的序列，發現所有人類基因並闡明其在染色體上的位置，從而在整體上破譯人類遺傳信息。

　　1999年7月，在中國科學家的積極申請之下，中國科學院遺傳研究所人類基因組中心在國際人類基因組組織註冊成功，負責測定全部序列的1%。中國成為該計劃的第六個參與國、唯一的發展中國家。

　　2000年4月，我國科學家提前完成了人第3號染色體短臂上3000萬個鹼基對的工作草圖，從而在這一科學豐碑上刻下中國人的名字。通過參與這一計劃，我國能夠分享這一計劃積累的全部成果、數據和技術，為我國今後的生物資源基因組研究及參與國際生物產業競爭奠定了基礎。

　　解決青藏鐵路凍土難題

　　2001年，中科院啟動了知識創新工程重大項目：「青藏鐵路工程與多年凍土相互作用及其環境效應的研究」，在國際上首次創造性地提出了冷卻路基、降低多年凍土溫度的設計新思路，有效地解決了青藏鐵路建設中的重大技術難題。

　　青藏鐵路是全球穿越永久性凍土地帶最長的高原鐵路。修建之初，西方專家就預言稱「這是無法攻克的世界性難題」。

　　上世紀50年代初期，中國政府提出修建青藏鐵路時成立了凍土大隊，赴高原研究凍土問題，這其實就是中國科學院寒旱所的前身。後來青藏鐵路工程一波三折，但科研人員對青藏高原凍土的研究卻沒有停止過。

　　為了解決青藏鐵路沿線的凍土難題，科研人員變被動為主動，採取「冷卻路基」的思路，給凍土地帶裝上「土空調」，收到很好的成效。此後，青藏鐵路凍土破解經驗給我國寒區的工程建設提供了許多重要的指導和借鑑價值。

　　牽頭提出實施月球探測計劃

　　2007年11月7日，我國自主研製的第一顆月球探測衛星準確入軌，進入距月球200公裡的圓形軌道。這標誌著嫦娥工程一期的工程目標取得成功。

　　中科院是我國月球探測計劃的主要提出單位，探月工程最早的發起部門之一，負責科學目標的論證、制定、地面應用系統、有效載荷和甚長基線測軌技術的綜合論證。工程立項後，中科院承擔了地面應用系統、衛星系統有效載荷分系統和測控系統VLBI測軌分系統的研製與建設任務。

　　嫦娥一號衛星上共搭載了8種有效載荷，分別由中科院西安光學精密機械所、上海技術物理所、紫金山天文臺、高能物理所和空間科學與應用研究中心研製。空間中心作為有效載荷的總體單位，還負責研製有效載荷數據管理設備和地面綜合測試設備。

　　2013年，中科院又完成了嫦娥三號月球車上7臺有效載荷的全新研製。

　　首次實現百公裡量級自由空間量子隱形傳態

　　中國科學技術大學教授潘建偉、彭承志、陳宇翱等人，與中科院上海技術物理研究所王建宇、光電技術研究所黃永梅等組成團隊，於2011年10月在青海湖首次成功實現了百公裡量級的自由空間量子隱形傳態和糾纏分發。實驗證明，無論是從地面指向衛星的上行量子隱形傳態，還是衛星指向兩個地面站的下行雙通道量子糾纏分發均可行，為基於衛星的廣域量子通信和大尺度量子力學原理檢驗奠定了技術基礎。

　　量子信息因其傳輸高效和絕對安全等特點，被認為可能是下一代IT技術的支撐性研究，並成為全球物理學研究的前沿與焦點領域。基於我國近10年來在量子糾纏態、糾錯、存儲等核心領域的系列前沿性突破，中科院於2011年啟動了空間科學戰略性先導科技專項，力爭在2015年左右發射全球首顆「量子通訊衛星」。

　　國際權威學術期刊《自然》雜誌重點介紹了這一成果，代表其獲得了國際學術界的普遍認可。《自然》雜誌稱其「有望成為遠距離量子通信的裡程碑」「通向全球化量子網絡」。

　　完成「蛟龍」號系統保障任務

　　在國家海洋局組織安排下，中科院瀋陽自動化所、聲學所會同中船重工集團公司七O二所等約100家國內科研機構與企業聯合攻關，經過6年努力，完成了載人深潛器本體和睡眠支持系統的研製與試驗。

　　「蛟龍」號載人深潛器最大下潛深度7000米，這意味著蛟龍號可以在佔世界海洋面積99.8%的廣闊海域使用。

　　「蛟龍」號的「龍腦」流著純正的「中國血統」——由中國科學院瀋陽自動化所自主研製，它的創造者既有院士，也有工程師和工人。控制系統相當於「蛟龍」號的神經系統，每條神經末梢都連著其他的系統，「蛟龍」號在海底的每個動作都必須聽從「大腦」的指令。

　　航行控制系統是「龍腦」的「中樞」，具備自動定向、定深、定高以及懸停定位功能，使「蛟龍」號能夠全自動運行。

　　發現40K以上鐵基高溫超導體

　　1月10日，中國科學院物理研究所（以下簡稱物理所）和中國科學技術大學的研究團隊，因為「40K以上鐵基高溫超導體的發現及若干基本物理性質研究」方面的突出貢獻，榮獲2013年度國家自然科學獎一等獎。

　　新中國成立以來，國家自然科學獎一等獎這一象徵科技界最高榮譽的獎項共頒發21次。2000年至今的13年中，該獎項9次空缺。直到今年花落鐵基高溫超導研究，該獎項已連續空缺3年。

　　「鐵基高溫超導」是由中國人引領並推動完成的原創性成果。超導材料是物理學中的璀璨明珠，在通訊、醫療、能源等領域應用廣泛。中科院的科學家突破麥克米蘭極限，率先發現轉變溫度40K以上的鐵基超導體，有效製備大量鐵基超導材料，贏得國際認可，為世界在高溫超導材料領域成就了一個新的家族，打開了一扇新的大門。

　　（原載於《中國科學報》 2014-10-31 第2版 碩果)